Lokalizácia miesta poruchy v sieti 22 kV s využitím prvkov umelej inteligencie
 
 
  Projekt
   Stav problematiky
   Prinos projektu
   Ciele projektu
   Originalita cieľov
  Riešitelia
  Výsledky
  Publikácie
  Kontakt
   
 
   
 
Súčasný stav problematiky

Napriek tomu, že existuje viacero metód pre lokalizáciu miesta poruchy v elektrizačnej sústave, nie všetky sa dajú použiť v sieťach 22 kV. Je to dané tým, že siete 22 kV majú stromovú topológiu a sú prevádzkované s nepriamo uzemneným neutrálnym bodom transformátora. Pre ich chránenie sa nepoužívajú dištančné ochrany, ale predovšetkým nadprúdové ochrany a ochrany proti zemným spojeniam, ktoré spolupracujú s automatikou opätovného zapínania a sú umiestnené na začiatku vedenia. Z princípu činnosti oboch typov ochrán vyplýva, že nie sú vhodné pre lokalizáciu miesta poruchy.

Na zložitosť lokalizácie poruchy v sieťach 22 kV vplývajú aj nasledovné faktory:

  • pri lokalizácií sa často pracuje s meraniami platnými pre celú rozvodňu (napätie na prípojniciach, prúd transformátora),

  • ak nie je dostupné meranie poruchového prúdu priamo vo vývode vedenia, predpoklad že prúd transformátora počas poruchy je zároveň poruchovým prúdom vedenia vnáša do výpočtu nepresnosť, navyše nie je možné spoľahlivo definovať prúd vedenia pred poruchou,

  • stromová štruktúra vedení neumožňuje, vplyvom merania vykonávanom len na jednej strane vedenia, jednoznačne určiť miesto poruchy, pretože viacero možností sa javí ako správnych,

  • medzi poruchou a prípojnicou v elektrickej stanici sa nachádzajú záťaže, ktoré sa v čase menia, čo spôsobuje problémy pri výpočte miesta poruchy,

  • distribučné vedenia sú často tvorené mixom káblových a vzdušných úsekov, čo komplikuje tvorbu ich náhradných schém pre výpočet miesta poruchy.

Toto sú hlavné dôvody, prečo nie je možné pri lokalizácií poruchy v sieti 22 kV použiť bežne používané metódy pri vyšších napäťových úrovniach.

V distribučných sústavách na Slovensku sa používa metóda polenia intervalu. Na začiatku lokalizácie poruchy využíva dispečer diaľkovo riadené vypínače v elektrických staniciach a úsekové odpájače umiestnené na kmeňových častiach vedení, pomocou ktorých rozdelí vedenie na dve elektricky oddelené časti. Potom skúsi zaťažiť každú časť samostatne, pričom postupuje smerom od elektrickej stanice ku koncovým odberateľom. Ak sa chyba nachádza v príslušnej vyčlenenej časti, tak ochrany zareagujú a vypnú vedenie. Úsek vedenia, v ktorom opätovne reagovali ochrany, dispečer znovu rozdelí na dve časti. A to sa opakuje do momentu, kým nie je porucha lokalizovaná. Ak sa dispečerovi nepodarí lokalizovať poruchu pomocou diaľkovo riadených úsekových odpájačov, je od určitého momentu lokalizovania poruchy nútený poslať do terénu montérov. Tí na pokyn dispečera (komunikujú spolu cez mobilný telefón alebo vysielačku) vypínajú alebo zapínajú lokálne riadené úsekové vypínače v jednotlivých vetvách vedenia (niekedy aj v kmeňovej časti – závisí to od množstva nasadených diaľkovo riadených úsekových odpájačov). Čas, ktorý potrebujú montéri na presun medzi lokálne riadenými úsekovými odpájačmi môže spôsobiť, že doba lokalizácie poruchy môže tvoriť až 70 % z času od zistenia poruchy po obnovenie dodávky elektrickej energie.

Vo vedeckom svete bolo navrhnutých niekoľko ďalších prístupov, no ich činnosť a presnosť bola overená len simuláciami. Patria medzi ne metódy založené na:

  • Zložkových parametroch vedení – lokalizácia vychádza z merania napätia a prúdu počas poruchy. Z nich sa vypočíta impedancie poruchy, ktorá je následne rozložená na symetrické zložky - netočivú, súslednú a spätnú. Tie sú potom použité na vytvorenie náhradnej schémy poruchovej slučky, na základe ktorej je pomocou konkrétneho algoritmu vypočítané miesto poruchy.

  • Vyhodnocovaní merania pri ustálených stavoch - táto metóda sa snaží pri výpočte miesta poruchy eliminovať vplyv merania prechodových javov a taktiež vplyv rezistancie poruchy. Pre výpočet využíva netočivé, súsledné a spätné zložky napätia, prúdu a impedancie vedenia merané pred a po poruche. Výpočet vzdialenosti poruchy vychádza z úbytku napätia vznikajúceho na rezistancii poruchy, ktorý je možno matematicky vyjadriť z rozdielu napätí na začiatku a konci vedenia pri zarátaní úbytku napätia na vedení. Výhodou tejto metódy je, že meranie potrebné na lokalizáciu poruchy je možné opakovať.

  • Využívaní H matíc - vedenie sa rozdelí na n častí, ktoré sa pri výpočte nahradia ekvivalentnými dvojbranmi (napr. T - článok). Pre každý dvojbran, je zostavená H matica. H matice, reprezentujúce jednotlivé časti vedenia, je možné jednoducho kaskádne radiť za sebou. Vedenie, ktoré má n úsekov, je možné fiktívne rozdeliť na prvých m-1 úsekov bez poruchy, m-tý úsek s poruchou a n-m úsekov bez poruchy. Pri výpočte miesta poruchy sa vychádza z faktu, že násobenie matíc nie je komutatívne. Potom je možné na základe znalosti napätia a prúdu na začiatku a konci vedenia vypočítať H maticu, z ktorej je následne možné vypočítať miesto poruchy. Pri dostatočne jemnom delení prechádza táto metóda do riešenia telegrafných rovníc.

  • Analýze prechodových dejov - pri vzniku poruchy v sústave vznikne prechodový jav - impulz, ktorý sa šíri od miesta poruchy smerom do sústavy. Tento impulz je možné zmerať a využiť na určenie miesta poruchy. Inou variáciou tejto metódy je vyslanie vysokofrekvenčného impulzu do chybou postihnutého vedenia. Impulz sa šíri až k miestu poruchy, kde sa vplyvom zmeny impedancie vedenia odrazí a vracia sa späť. Z dĺžky času medzi vyslaním a prijatím impulzu, zmeny polarity a útlmu impulzu sa dá určiť miesto poruchy.

Jednou z oblastí patriacich do umelej inteligencie sú expertné systémy. Ich úlohou je na základe uložených znalostí a získaných faktov dospieť k rovnakým záverom ako expert v príslušnej oblasti. Ich nasadenie je vhodné pri problémoch, ktorých riešenie závisí do značnej miery od znalosti danej problematiky. V súčasnosti sa v energetike používajú skôr pri diagnostike zariadení. Iné oblasti umelej inteligencie, napr. neurónové siete alebo genetické algoritmy, sa aplikujú v oblasti ochrán a taktiež pri optimalizácií prevádzky sústavy (regulácia napätia v uzlových bodoch).

 
[úvod] [projekt] [riešitelia] [výsledky] [publikácie] [kontakt]
created (c) 2008 MZM DATA